Astronaut David Bowmann (K. Dullea) pozvan je u glavni stožer svemirskih istraživanja da preuzme, zajedno sa svojom skupinom, nov i vrlo neobičan zadatak. Zapovijed je dokučiti tajanstvenu, misterioznu funkciju geometrijski pravilnog crnog monolita iz Mjesečeva kratera. Kontrola leta povjerena je najnovijem modelu računala - HAL-u 9000. No, računalo zakazuje i David ostaje u svemiru doživjevši potpunu preobrazbu.